Aunque son demasiado diminutos para ser vistos a simple vista, los organismos microscópicos tienen un gran impacto en nuestro planeta, ya que ayudan a las pesquerías, degradan los contaminantes y contribuyen a regular el clima de la Tierra. Un nuevo estudio publicado en Nature Communications emplea técnicas de investigación de vanguardia (denominadas colectivamente "ómicas") para revelar cómo las criaturas más diminutas del océano responden a los cambios en el entorno marino. Este trabajo aborda una serie de objetivos del Plan Estratégico "ómico" de la NOAA, que exige la caracterización de las redes alimentarias que sustentan la pesca y las especies vulnerables.
Investigadores del Instituto de Oceanografía Scripps, el Instituto J. Craig Venter y el Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico de la NOAA revelaron cómo las bacterias microscópicas, las plantas y los animales -el microbioma marino- responden a los cambios en el suministro de nutrientes. Este trabajo forma parte del proyecto NOAA-CalCOFI Ocean Genomics (NCOG), que comenzó en 2014 con un capital inicial proporcionado conjuntamente por la Oficina de Investigación Oceánica y Atmosférica de la NOAA y el Servicio Nacional de Pesca Marina.
El trabajo aprovechó los estudios trimestrales del programa California Cooperative Oceanic Fisheries Investigations (CalCOFI), que lleva más de 70 años recopilando datos en el ecosistema regional de la corriente de California, altamente productivo y económicamente valioso.
"Es interesante que hace 70 años, CalCOFI ni siquiera podía imaginar que se podrían tomar muestras de dos litros de agua de mar y obtener datos completos sobre la comunidad microbiana marina", dijo Chase James, estudiante de posgrado en Scripps Oceanography e investigador de JCVI.
Se observaron patrones complicados en el espacio y el tiempo para los distintos miembros del microbioma.
Kelly Goodwin, del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico de la NOAA, declaró: "Este conjunto de datos es complejo. Se recogieron casi 1.000 muestras a lo largo de siete años, en múltiples lugares, y se generaron más de 50.000 secuencias genéticas distintas pertenecientes a organismos procariotas y microeucariotas. Chase [James, autor principal] utilizó una interesante técnica de aprendizaje automático para reducir la complejidad del conjunto de datos, denominada mapas autoorganizados o SOM".
Este enfoque, junto con la identificación detallada de los microbios mediante el uso de 'ómicas, reveló que la diversidad y la estructura de la comunidad microbiana se predijo mejor por la profundidad de la nutriclina que por la temperatura. La temperatura es un factor globalmente importante de la estructura de la comunidad microbiana según varios estudios bien conocidos realizados en el océano abierto. Tal vez el patrón diferente observado aquí se deba a que este estudio se centró en la zona cercana a la costa, en una zona caracterizada por el afloramiento periódico.
"Uno de los principales objetivos futuros de este estudio es alcanzar las metas iniciales que se propuso CalCOFI, que es comprender los procesos que impulsan el éxito y el fracaso de nuestras pesquerías regionales. Esta investigación de vanguardia puede servir para responder a preguntas de hace 70 años", dijo James.
James, C.C., Barton, A.D., Allen, L.Z., Lampe, R.H., Rabines, A., Schulberg, A., Zheng, H., Goericke, R., GOODWIN K.D., Allen, A.E. Influencia del suministro de nutrientes en la biodiversidad y distribución del microbioma del plancton en una región costera de afloramiento. Nature Communications 13, 2448 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-30139-4. https://www.nature.com/articles/s41467-022-30139-4
Los protocolos del estudio están disponibles en dx.doi.org/10.17504/protocols.io.bmubk6sn.